Riduzione dei data-set combinati

Per ottenere più informazioni possibili e sfruttare le caratteristiche complementari dei due data-set a disposizione, è stato deciso di ridurre in simultanea le immagini provenienti sia da HST che da GeMS. Questa nuova fase di riduzione si è basata sull’applicazione di ALLFRAME sfruttando i cataloghi ottenuti dalla precedente riduzione dei singoli strumenti tramite ALLSTAR. Tale operazione è risultata molto complessa, a causa del fatto che per funzionare in maniera ottimale si basa sull’ipotesi che le trasformazioni tra tutte le immagini analizzate siano opportunamente modellate con precisione spaziale inferiore al pixel. In più, si sono utilizzati filtri di diverse bande fotometriche. In questo caso, entrambe le camere utilizzate possiedono consistenti distorsioni geometriche, quindi raggiungere tale requisito ha richiesto lo sviluppo di una procedura ad hoc e accurati controlli ad ogni singolo passaggio.

I passi principali della procedura sviluppata sono stati i seguenti:

1. Costruzione della master-list: la prima operazione necessaria per applicare il programma ALLFRAME è stata costruire la master-list che potesse avvalersi delle informazioni complementari provenienti dalle immagini I e K, i filtri più fondi per i data-set HST e GeMS rispettivamente.

Dalla precedente riduzione dei due singoli data-set, le informazioni disponibili consistevano nei cataloghi als dei filtri I e K, ricordando che per il filtro K vi erano a disposizione sei cataloghi per ognuno dei quattro chip di GeMS. Una procedura standard consisterebbe nella creazione di una master-list derivante dalla combinazione di tutti i file als e nella sua conseguente applicazione simultanea a tutte le immagini tramite ALLFRAME. In questo caso, tuttavia, non è stato possibile seguire questa procedura standard a causa delle forti distorsioni geometriche di entrambe le camere non adeguatamente modellabili dai polinomi utilizzati dal programma2_{. Di seguito, verrà descritta la procedura adottata, la quale consiste}

essenzialmente in tre operazioni:

• Creazione della lista di stelle identificate in banda I (da qui in poi ML-I); • Creazione della lista di stelle in banda K, la quale deriva dalla combinazione

delle informazioni provenienti simultaneamente dai 4 chip da cui è composto GSAOI (da qui in poi ML-K);

• Combinazione delle due master-list citate sopra (da qui in poi ML-IK).

2_{In un primo tentativo di approccio al problema, questo metodo è stato testato, ma a seguito di}

un controllo visivo delle immagini dei residui, si è notato come in alcune zone delle immagini GeMS, soprattutto verso i bordi, si perdessero stelle oppure non venissero adeguatamente sottratte a causa di un errato posizionamento dei centroidi.

46 CAPITOLO 3. RIDUZIONE DATI FOTOMETRICI

Figura 3.7: Campo di vista ricoperto dalle esposizioni del chip 1 della camera ACS/WFC

(in blu) e dei quattro chip di GeMS (in rosso) a seguito della combinazione dei data-set. Il centro di Liller 1 è segnato tramite la croce nera. Sullo sfondo sono riportate le posizioni di una selezione di stelle del catalogo finale.

Per creare la ML-I sono stati combinati i 6 file als mantenendo le stelle presenti in almeno 3 dei 6 cataloghi. In questo caso, essendo le immagini quasi totalmente sovrapposte a meno di un piccolo dithering, le distorsioni geometriche non hanno presentato un ostacolo nel calcolo delle trasformazioni roto-traslazionali. Come immagine di riferimento, è stata mantenuta la prima esposizione del data-set HST.

La creazione della ML-K è risultata più complessa essenzialmente a causa della difficoltà nel mettere insieme i 4 chip di GeMS, i quali, a seguito del pattern di dithering, risultano essere solo parzialmente sovrapposti. Questo fatto, combinato con le loro forti distorsioni geometriche, non permette, soprattutto ai bordi, l’adeguata estrapolazione delle trasformazioni roto-traslazionali. Si è quindi deciso di riportare indipendentemente i cataloghi als nella banda K di ciascun chip al sistema di riferimento del filtro I. Tale accorgimento ha permesso di ancorare ogni catalogo K*.als a un FoV più ampio (si faccia riferimento alla Figura 3.7), riuscendo in questa maniera a tenere sotto controllo le distorsioni ai bordi, risultato non ottenibile dal lavoro con le sole immagini K. Questa operazione non è stata possibile solo attraverso il DAOMATCH, ma ha necessitato il calcolo delle trasformazioni tramite il confronto visivo fra la prima esposizione del filtro I e del

3.2. ANALISI FOTOMETRICA 47 filtro K per ognuno dei quattro chip: sono state riconosciute tre stelle in comune fra le due esposizioni e, una volta acquisite le loro coordinate, è stata calcolata una prima stima per i coefficienti della matrice roto-traslazionale. Questi coefficienti sono stati conseguentemente raffinati tramite DAOMASTER. Successivamente, si sono riportati nel sistema di riferimento di HST anche i cataloghi als delle restanti cinque esposizioni K3_.

Un volta riportati tutti i 24 cataloghi als del filtro K nel sistema di riferimento del filtro I, è stato possibile generare la ML-K tramite DAOMASTER, chiedendo di considerare gli oggetti presenti in almeno 3/24 cataloghi, ovvero 3/6 per ciascun chip, essendo presente esigua sovrapposizione tra chip diversi. Questa operazione ha permesso di ottenere il file mag contenente le posizioni e le magnitudini medie per tutti e quattro i chip di GeMS.

Infine, la ML-IK è stata creata combinando i file mag frutto delle master-list ML-I e ML-K, richiedendo al programma di considerare tutte le sorgenti presenti in entrambi i file. È da ricordare che questi due file si riferiscono già allo stesso sistema di riferimento, ovvero quello del data-set in banda I. In questo modo, è stato possibile da una parte sfruttare l’ottima risoluzione spaziale di HST, dall’altra recuperare tutte quelle stelle che si sarebbero perse utilizzando solamente una master-list composta dal filtro I, poiché deboli o sature, ma che nell’immagine proveniente da Gemini erano ben visibili, e viceversa.

2. Applicazione della master-list ML-IK: ottenuta la ML-IK, il passo successivo è stato quello di applicarla tramite ALLFRAME a tutte le immagini del data-set. In particolare, è stata applicata separatamente ai cataloghi di ciascun filtro e chip, nel caso di GeMS. Questo accorgimento è stato necessario per evitare, in particolare ai bordi delle immagini, che le distorsioni geometriche inficiassero le posizioni dei centroidi delle singole stelle. Una volta ottenuti gli output di ALLFRAME, si è proceduto verso la creazione dei cataloghi finali.

Per i filtri V e I, ML-IK è stata applicata ai sei cataloghi als, in funzione sempre della prima esposizione del filtro I. In questa maniera, sono stati ottenuti sei file alf poi combinati tramite DAOMASTER, richiedendo di comprendere le sorgenti presenti in almeno 3/6 cataloghi, ottenendo il file mag sia per il filtro I che V. Per i filtri J e K, è stata assunta come lista di cataloghi, alla quale applicare ML-IK, l’insieme dei sei file als con i coefficienti di match relativi alla prima esposizione del filtro I di HST. L’applicazione di ALLFRAME ha permesso di ottenere sei file alf per ogni chip e filtro. Successivamente, questi output sono stati combinati fra loro, ottenendo come risultato un file mag e cor per ognuno dei chip. Per massimizzare il FoV coperto da ogni chip, grazie al dithering, è stato richiesto di comprendere nei file di output tutte le stelle presenti in almeno 2/6 cataloghi. In questa maniera sono stati ottenuti quattro file mag per ogni filtro, i quali sono stati nuovamente combinati fra loro calcolando le trasformazioni per ogni chip in riferimento al chip 1 di GeMS e richiedendo di mantenere tutte le sorgenti (richiesta di considerare

3_{Per effettuare questo passaggio, non è stato necessario ripetere l’operazione appena descritta:}

una volta trovata la trasformazione per l’immagine di riferimento di ciascun chip, ed essendo già noti i coefficienti tra i file als dei singoli, la trasformazione è stata possibile tramite l’utility di DAOPHOT tranmch, che permette di ricalcolare le trasformazioni utilizzando una diversa immagine come riferimento

48 CAPITOLO 3. RIDUZIONE DATI FOTOMETRICI chip1 I - K chip2 I - K chip3 I - K chip4 I - K

Figura 3.8: CMD (K, I−K) risultante dalla combinazione delle magnitudini ottenute dalla

camera ACS/WFC e GeMS, rispettivamente per i chip 1,2,3,4.

tutte le stelle presenti in almeno 1 catalogo su 4). Tale combinazione in due step è stata necessaria per assicurare un’accurata omogeneizzazione delle magnitudini tra diversi chip4_{. L’applicazione separata per chip di ALLFRAME non ha permesso}

però di ricoprire la zona centrale del puntamento, come mostrato in Figura 3.7. Il pattern che si osserva è dovuto al dithering delle osservazioni, che riesce a coprire le gap intra-chip solo parzialmente.

Combinando i mag così prodotti, è stato possibile costruire dei primi CMD con sistemi fotometrici combinati. Alcuni esempi sono mostrati nelle Figure 3.8 e 3.9. La trasformazione utilizzata per combinare questi cataloghi è quella che intercorre fra la prima esposizione del filtro I HST e del chip utilizzato come riferimento nella combinazione dei quattro mag per il filtro GeMS.

3. Combinazione dei filtri: il catalogo finale è stato ottenuto combinando i quattro file mag derivanti dal lavoro sui quattro filtri sfruttando le trasformazioni già calcolate fra le loro esposizioni di riferimento e la prima esposizione del filtro I. Il catalogo così ottenuto riporta le magnitudini di tutte le stelle presenti in almeno

4_{In un primo test effettuato, dove tutti i J*alf e K*alf erano stati combinati simultaneamente, dopo}

un controllo accurato dell’omogeneizzazione delle magnitudini si è potuto constatare come, per via della poca sovrapposizione dei chip e limitata a piccoli bordi, l’omogeneizzazione delle magnitudini non fosse andata a buon fine.